《声学传感器》PPT课件.ppt

第五章 声学传感器,1.超声波传感器2.声表面波传感器,超声波物位计,5.1 超声波传感器,一、声波的基本性质1.声波的类型及传播速度2.声压及声阻抗3.声功率及声强4.声波的反射和折射5.声波的衰减,传播速度,式中 K介质的弹性模量-介质的密度,E-固体介质的杨氏模量-固体介质的波松比G-固体介质的剪切弹性模量-介质的密度,二、超声波的物理效应,1.空化效应2.机械效应3.热效应4.强化扩散5.乳化作用6.凝聚作用,三、超声波检测技术,1.超声技术超声加工处理技术是超声波的功率应用利用某种超声效应着重一些描述声场强弱的物理量超声检测技术使用灵敏度高但功率不大的超声换能器要求避免产生强烈的超声效应着重超声传输特性的物理量,2.超声检测方法,应用声速测量声衰减声阻抗,四、超声波传感器,超声波传感器特征,A.超声波频率 C=f超声波频率在很大程度上决定了超声波对缺陷的探测能力频率高：波长短，声束窄，扩张角小，能量集中。因而发现小缺陷能力强，分辨率高，缺陷定位准确。散射大，衰减显著，穿透力弱。同时回波形状复杂，使得信噪比降低。因此在检测粗糙面时，应选择低频率。,反射性强。如果波不是近于垂直地射到裂面上，在检测方向上就不能产生足够大的回波。频率越高这种现象越显著。扫描空间小，仅能发现声束轴线附近的缺陷。脉冲接触法常用的频率范围频率范围 应用25100KHz 混凝土、岩石等粗结构材料200K1MHz 灰口铁、可锻铸铁等相当粗的材料400K5M 钢、吕、黄铜等细晶粒材料200K2.25M 塑料2.2510MHz 管、型材等有色金属110M 维修检测，特别是疲劳裂纹,B型号标识,基本频率晶片材料晶片尺寸探头种类特征其中：晶片材料：用缩写符号 P锆钛酸铅B钛酸钡T钛酸铅探头种类：Z直探头 K斜探头特征：探头的几何特征,五、超声波在检测中的应用,1.超声波物位计2.超声波流量计3.声纳4.无损检测5.超声波成像,5.2 声表面波传感器,声表面波器件,863计划新材料技术领域2008年度，专题四、光电信息与特种功能材料专题，确定的五个方向：高功率掺铥光纤激光器及其关键部件基于量子阱激光器的气体检测系统关键技术微光电机械系统（MOEMS）可调谐光通信器件关键技术及应用高频声表面波关键材料与应用研究片式热敏材料及热敏电阻元件制备技术,1.概述,声表面波：Surface Acoustic Wave 简写为SAW 优点：,2.叉指换能器,器件构成,物理过程,叉指换能器的基本特性,A.最高工作频率 式中 V材料的表面波声速 f0 SAW频率，与外加电场同频当指宽a与间隔b相等时，T4a，则工作频率f0为：,B带宽取决于叉指的对数,3.SAW振荡器基片,延迟线型,谐振型,4.应用,声表面波压力传感器,声表面波加速度传感器,声表面波陀螺仪,1.气敏传感器,2.无源无线传感系统,例：无源无线传感器,3.SAW RFID无芯片电子标签系统（Chipless）,